CN111421623A - 一种低醛浸渍胶膜纸饰面人造板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明要求保护一种低醛浸渍胶膜纸饰面人造板及其制备方法，将纸张在无醛浸渍胶黏剂中完全浸渍30‑60s后，80‑110℃干燥，以纸面上无多余胶液、不粘手为准；干燥后，将纸张在三聚氰胺‑甲醛胶黏剂或脲醛胶黏剂中完全浸渍5‑10s后，90‑110℃下进行完全干燥。选用无醛人造板，在压力4‑6Mpa、温度140‑220℃将浸渍胶膜纸在人造板上热压0.5‑2min，即得。本申请制备的人造板适用于物理强度要求较高的产品，同时相应缩短含醛胶黏剂浸渍时间，以减少纸张对醛类物质的吸收，降低后续加工过程和最终产品游离甲醛的释放，真正实现低醛。

Description

一种低醛浸渍胶膜纸饰面人造板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低醛浸渍装饰纸饰面人造板及其制备方法，属于人造板加工技术领域。
背景技术
浸渍胶膜纸饰面人造板是饰面人造板产品中应用最广泛、最重要的一类产品，其多以刨花板、纤维板等人造板为基材，以浸渍纸为饰面材料的装饰板材。因其更节材、加工性能好、表面装饰多样化，且能赋予人造板产品更多优异的性能，在木材行业尤其是室内装修中应用十分广泛。传统的浸渍胶膜纸饰面人造板的生产中，板材原料的粘接和饰面纸在板材上的压贴所用胶黏剂均有大量游离甲醛的释放。
随着人们对室内环境的要求提高及国家相关环保法律法规的出台，降低饰面人造板产品生产和使用过程中游离甲醛的释放迫在眉睫。更多的研究者期待一步到位，实现浸渍胶膜纸饰面人造板产品的无醛化。研究者们针对浸渍胶膜纸饰面人造板的两大主要材料——人造板和浸渍胶膜纸的无醛化分别进行了研究。
对于纤维板、刨花板等人造板的无醛化，主要是采用生物基胶黏剂(大豆蛋白等)和树脂胶黏剂(主要是聚氨酯等)替代传统的三聚氰胺胶黏剂和脲醛胶。例如广西大学开发的豆粕胶用于刨花板的制造(CN109880586A)，万华化学将聚氨酯胶黏剂用于刨花板的生产(CN109081902A)。三大类人造板(刨花板、纤维板、胶合板)均在工业上实现了无醛化。
纸张与人造板原料无论从宏观尺寸、纤维状态还是材料界面特性均有很大差异，事实证明，适用于人造板生产的胶黏剂并不适用饰面纸的浸渍和粘贴。目前，生物基胶黏剂因其耐霉变、耐候性差，在装饰纸浸渍中的应用极少。仅有少量关于(改性)高分子树脂胶黏剂的报道，例如临沂市鲁源浸渍纸业有限公司(CN 109776717 A)获得了一种丙烯酸酯基的装饰纸浸渍胶黏剂，以此生产的预浸装饰纸和贴面纸无醛，装饰纸柔软、可收卷、可裁切。万华生态科技有限公司(CN 110450239 A)开发的聚氨酯类浸渍胶黏剂，也能实现装饰纸的无醛化。
但上述有机高分子类树脂胶黏剂因其粘度大、粒径大、交联程度高，很难渗透进入装饰原纸内部，存在诸多问题。最重要地，与传统的脲醛胶和三聚氰胺-甲醛胶相比，此类胶黏剂浸渍的装饰纸挂胶量低、物理性能较差，尤其是耐刮擦性能差、硬度低、光泽度和饱满度均不能达到相关国标要求，且由于胶液难以渗透至纸层间，存在着装饰纸纸间剥离的缺陷。
因此，在对饰面人造板产品的物理性能要求较高的情况下，保留部分传统的三聚氰胺-甲醛浸渍胶黏剂或脲醛浸渍胶黏剂，兼顾降醛和保证物理性能双重要求。其中最为关键的是制备一种纸张渗透性能好、粘接性高、胶膜物理强度优异、挂胶量高的装饰纸用无醛胶黏剂，从而实现产品的低醛化。同时结合三聚氰胺-甲醛浸渍胶黏剂或脲醛浸渍胶黏剂，选择适宜的纸张浸渍、干燥、热压工艺，减少浸渍胶膜纸饰面人造板产品物理性能的损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术中的不足，提供一种物理强度达到国标要求的装饰纸用无醛胶黏剂及其制备方法，并结合三聚氰胺-甲醛浸渍胶黏剂或脲醛胶黏剂，提供一种适合该胶黏剂的浸渍、热压工艺，实现低醛浸渍胶膜纸饰面人造板的制备。
一种低醛浸渍胶膜纸饰面人造板制备方法包括：将纸张在无醛浸渍胶黏剂中完全浸渍30-60s后，80-110℃干燥，以纸面上无多余胶液、不粘手为准；干燥后，将纸张在三聚氰胺-甲醛胶黏剂或脲醛胶黏剂中完全浸渍5-10s后，90-110℃下进行完全干燥。选用无醛人造板，在压力4-6Mpa、温度140-220℃将浸渍胶膜纸在人造板上热压0.5-2min，即制得一种低醛浸渍胶膜纸饰面人造板。
进一步的，所述无醛浸渍胶黏剂，按质量分数计，组分包括：
水性丙烯酸乳液：40-60份
有机胺：5-15份
交联剂：1-5份
聚乙烯醇：1-5份
填料：5-10份
水：5-10份。
具体的，所述的有机胺为分子量小于300的一元胺、二元胺、三元胺，具体的，所述的有机胺为二乙胺、三乙胺、乙二胺、三乙烯二胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲酰胺、乙酰胺、氨基酸、哌嗪中的一种或几种。其作用为与丙烯酸酯反生交联反应，提高胶黏剂的粘结性及胶膜物理强度。
具体的，所述的交联剂为小分子量聚乙二醇，更为具体的，所述的交联剂为分子量100-700的聚乙二醇。其作用为与丙烯酸酯反生交联反应，提高胶黏剂的粘结性及胶膜物理强度。
具体的，所述的聚乙烯醇为低粘度聚乙烯醇水溶液，更为具体的，所述的聚乙烯醇为平均分子量16000～20000，黏度4-6cp，质量分数10％的水溶液。其作用为提高胶黏剂胶膜的耐刮擦性能，并适度提高胶黏剂的粘度，从而提高装饰纸的挂胶量。
具体的，所述的填料为粒径50-200nm的二氧化钛悬浮液，质量分数20％左右；粒径50-100nm的二氧化硅悬浮液，质量分数10％左右；50-100nm的二氧化锌悬浮液，质量分数10％左右；粒径50-200nm的三氧化二铝悬浮液，质量分数10％左右中的一种或者几种的组合。其作用为提高装饰纸的挂胶量和胶黏剂胶膜的耐刮擦、耐磨性能。
具体的，所述的水性丙烯酸乳液的配方为：软单体5-10份、硬单体5-10份、乳化剂0.5～5份、引发剂0.3～0.6份、水50～70份、pH调节剂0.05-0.1份。
更具体的，所述的软单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正辛酯中的一种或几种。所述的硬单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯腈中的一种或几种。所述的乳化剂为NP、A-103、CO-436、X-405中的两种或多种。所述的引发剂为过硫酸铵或者过硫酸钾中的一种。所述的pH调节剂为氨水。
所述装饰纸用无醛胶黏剂的制备方法如下：
1)在反应器中加入全部的pH调节剂和去离子水、1/3软单体1/3硬单体、1/3引发剂和全部乳化剂，搅拌桨与水平面成50°-60°角，桨叶距离反应容器底部高度为液面高度的1/3-1/2处，搅拌速度150-200r/min，待泛蓝光后立即停止反应，制得预乳液；
2)将余量的软单体和硬单体混合均匀，与余量的引发剂在75-85℃的条件下，分别滴加至预乳液，在搅拌状态下升温至75-85℃，搅拌速度100-150r/min，30min滴完，滴加过程始终保持搅拌桨与水平面成50°-60°角，桨叶距离反应容器底部高度为液面高度的1/3-1/2处，滴加完毕后保温15-30min，制得水性丙烯酸酯乳液；乳液的固含量在20％左右，粒径100nm左右，黏度20-100cp，分子量300-2000。
3)按照配方比例，将有机胺、聚乙烯醇水溶液在50-60℃，200-300r/min条件下加入到水性丙烯酸乳液中，反应20-30min后加入交联剂，继续反应20-30min，然后加入填料和水，搅拌速度调为800-1000r/min，搅拌十分钟，静置，即得到装饰纸用无醛胶黏剂。
依照国家标准GB/T 28995-2012、GB/T 15102-2017和GB/T 17657-2013测试浸渍装饰纸的相关物理性能。
本发明具有以下优点：
1)用所制备的丙烯酸酯类无醛胶黏剂替代传统的第一段含醛浸渍胶黏剂，降低了生产过程和最终产品的游离甲醛的释放；同时该无醛胶黏剂粒径较小、分子量较小、黏度适中，使得浸渍胶黏剂能较好地渗透进入纸张内部，解决了普通树脂胶黏剂浸渍后装饰纸的纸间破坏问题。
2)在第二段浸胶过程仍采用传统的含醛胶黏剂浸胶方式，保证与两段无醛胶浸渍相比，具有更高的物理性能，这适用于物理强度要求较高产品；同时相应缩短含醛胶黏剂浸渍时间，以减少纸张对醛类物质的吸收，降低后续加工过程(干燥、热压)和最终产品游离甲醛的释放，真正实现低醛。
具体实施方式
实施例1
1)在反应器中加入全部的pH调节剂和去离子水、1/3软单体1/3硬单体、1/3引发剂和全部乳化剂，搅拌桨与水平面成50°角，桨叶距离反应容器底部高度为液面高度的1/2处，搅拌速度200r/min，待泛蓝光后立即停止反应，制得预乳液。
2)将余量的软单体和硬单体混合均匀，与余量的引发剂在85℃的条件下，分别滴加至预乳液，在搅拌状态下升温至85℃，搅拌速度150r/min，30min滴完，滴加过程始终保持搅拌桨与水平面成50°角，桨叶距离反应容器底部高度为液面高度的1/2处，滴加完毕后保温20min，制得水性丙烯酸酯乳液。
3)一种装饰纸无醛胶黏剂，按照下面配方比例：
水性丙烯酸乳液：40份
三乙胺：15份
交联剂(分子量700)：1份
聚乙烯醇(分子量20000)：5份
二氧化钛(粒径100nm)：10份
水：10份。
将有机胺、聚乙烯醇水溶液在50℃，200r/min条件下加入到水性丙烯酸乳液中，反应20min后加入交联剂，继续反应30min，然后加入填料和水，搅拌速度调为1000r/min，搅拌10分钟，静置，即得到装饰纸用无醛胶黏剂。
将纸张在无醛浸渍胶黏剂中完全浸渍30s后，110℃干燥，以纸面上无多余胶液、不粘手为准；干燥后，将纸张在三聚氰胺-甲醛胶黏剂中完全浸渍5s后，110℃下进行完全干燥。选用无醛人造板，在压力4Mpa、温度220℃将浸渍胶膜纸在人造板上热压2min，即制得一种低醛浸渍胶膜纸饰面人造板。并依照国家标准GB/T 28995-2012、GB/T 15102-2017和GB/T 17657-2013测试浸渍装饰纸的相关物理性能。
实施例2
1)在反应器中加入全部的pH调节剂和去离子水、1/3软单体1/3硬单体、1/3引发剂和全部乳化剂，搅拌桨与水平面成60°角，桨叶距离反应容器底部高度为液面高度的1/3处，搅拌速度150r/min，待泛蓝光后立即停止反应，制得预乳液。
2)将余量的软单体和硬单体混合均匀，与余量的引发剂在85℃的条件下，分别滴加至预乳液，在搅拌状态下升温至85℃，搅拌速度100r/min，30min滴完，滴加过程始终保持搅拌桨与水平面成60°角，桨叶距离反应容器底部高度为液面高度的1/3处，滴加完毕后保温30min，制得水性丙烯酸酯乳液。
3)一种装饰纸无醛胶黏剂，按照下面配方比例：
水性丙烯酸乳液：40份
三乙胺：15份
交联剂(分子量700)：1份
聚乙烯醇(分子量20000)：5份
二氧化硅(粒径100nm)：10份
水：10份。
将有机胺、聚乙烯醇水溶液在60℃，300r/min条件下加入到水性丙烯酸乳液中，反应30min后加入交联剂，继续反应20min，然后加入填料和水，搅拌速度调为800r/min，搅拌10分钟，静置，即得到装饰纸用无醛胶黏剂。
将纸张在无醛浸渍胶黏剂中完全浸渍60s后，80℃干燥，以纸面上无多余胶液、不粘手为准；干燥后，将纸张在脲醛胶黏剂中完全浸渍10s后，90℃下进行完全干燥。选用无醛人造板，在压力6Mpa、温度140℃将浸渍胶膜纸在人造板上热压0.5min，即制得一种低醛浸渍胶膜纸饰面人造板。并依照国家标准GB/T 28995-2012、GB/T 15102-2017和GB/T 17657-2013测试浸渍装饰纸的相关物理性能。
实施例3
1)在反应器中加入全部的pH调节剂和去离子水、1/3软单体1/3硬单体、1/3引发剂和全部乳化剂，搅拌桨与水平面成50°角，桨叶距离反应容器底部高度为液面高度的1/2处，搅拌速度180r/min，待泛蓝光后立即停止反应，制得预乳液。
2)将余量的软单体和硬单体混合均匀，与余量的引发剂在85℃的条件下，分别滴加至预乳液，在搅拌状态下升温至85℃，搅拌速度120r/min，30min滴完，滴加过程始终保持搅拌桨与水平面成50°角，桨叶距离反应容器底部高度为液面高度的1/2处，滴加完毕后保温20min，制得水性丙烯酸酯乳液。
3)一种装饰纸无醛胶黏剂，按照下面配方比例：
水性丙烯酸乳液：60份
二乙醇胺：5份
交联剂(分子量300)：5份
聚乙烯醇(分子量18000)：1份
二氧化钛(粒径100nm)4份，三氧化二铝(50nm)3份
水：10份。
将有机胺、聚乙烯醇水溶液在50℃，260r/min条件下加入到水性丙烯酸乳液中，反应20min后加入交联剂，继续反应30min，然后加入填料和水，搅拌速度调为900r/min，搅拌10分钟，静置，即得到装饰纸用无醛胶黏剂。
将纸张在无醛浸渍胶黏剂中完全浸渍50s后，100℃干燥，以纸面上无多余胶液、不粘手为准；干燥后，将纸张在三聚氰胺-甲醛胶黏剂中完全浸渍7s后，100℃下进行完全干燥。选用无醛人造板，在压力5Mpa、温度170℃将浸渍胶膜纸在人造板上热压1min，即制得一种低醛浸渍胶膜纸饰面人造板。并依照国家标准GB/T 28995-2012、GB/T 15102-2017和GB/T 17657-2013测试浸渍装饰纸的相关物理性能。
对比例1
与实施例1的技术方案的区别在于原纸第一段浸胶时采用传统的脲醛胶液，而不是本发明制备的无醛胶进行浸渍。具体如下：
将纸张在脲醛浸渍胶黏剂中完全浸渍30s后，105℃干燥，以纸面上无多余胶液、不粘手为准；干燥后，将纸张在三聚氰胺-甲醛胶黏剂中完全浸渍5s后，110℃下进行完全干燥。选用无醛人造板，在压力4Mpa、温度220℃将浸渍胶膜纸在人造板上热压2min，即制得一种低醛浸渍胶膜纸饰面人造板。并依照国家标准GB/T 28995-2012、GB/T 15102-2017和GB/T 17657-2013测试浸渍装饰纸的相关物理性能。
对比例2
与实施例1的技术方案的区别在于原纸第一段浸胶时采用传统的三聚氰胺-甲醛胶液，而不是本发明制备的无醛胶进行浸渍。具体如下：
将纸张在三聚氰胺-甲醛浸渍胶黏剂中完全浸渍30s后，105℃干燥，以纸面上无多余胶液、不粘手为准；干燥后，将纸张在三聚氰胺-甲醛胶黏剂中完全浸渍5s后，110℃下进行完全干燥。选用无醛人造板，在压力4Mpa、温度220℃将浸渍胶膜纸在人造板上热压2min，即制得一种低醛浸渍胶膜纸饰面人造板。并依照国家标准GB/T 28995-2012、GB/T 15102-2017和GB/T 17657-2013测试浸渍装饰纸的相关物理性能。
表1浸渍胶膜纸及饰面板物理性能对比
Figure BSA0000208465210000051
与传统浸胶工艺生产的浸渍胶膜纸饰面人造板相比，本发明制备的低醛人造板无游离甲醛释放，环保性远优于传统产品。虽然表面强度等物理性能比传统产品略低，但因其胶膜更柔韧，因此耐龟裂性能更好，且所有的物理性能均能达到相关国家标准的要求，兼顾了环保和性能，是一种性能优良的低醛浸渍胶膜纸饰面人造板。

Claims (11)

1.一种低醛浸渍胶膜纸饰面人造板的制备方法，其特征在于，将纸张在无醛浸渍胶黏剂中完全浸渍30-60s后，80-110℃干燥，以纸面上无多余胶液、不粘手为准；干燥后，将纸张在三聚氰胺-甲醛胶黏剂或脲醛胶黏剂中完全浸渍10-20s后，90-110℃下进行完全干燥；选用无醛人造板，在压力4-6Mpa、温度140-220℃条件下，将浸渍胶膜纸在人造板上热压0.5-2min，即制得。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的无醛浸渍胶黏剂按质量份数计，组分包括：
水性丙烯酸乳液：40-60份
有机胺：5-15份
交联剂：1-5份
聚乙烯醇：1-5份
填料：5-10份
水：5-10份。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的水性丙烯酸乳液由以下组分组成：软单体5-10份、硬单体5-10份、乳化剂0.5～5份、引发剂0.3～0.6份、水50～70份、pH调节剂0.05-0.1份。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正辛酯中的一种或几种。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述的硬单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯腈中的一种或几种。
6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的乳化剂为NP、A-103、CO-436、X-405中的两种或多种。
7.根据权利要求2-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的有机胺为分子量小于300的一元胺、二元胺、三元胺，优选地，所述的有机胺为二乙胺、三乙胺、乙二胺、三乙烯二胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲酰胺、乙酰胺、氨基酸、哌嗪中的一种或几种。
8.根据权利要求2-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的交联剂为小分子量聚乙二醇，更为优选地，所述的交联剂为分子量100-700的聚乙二醇。
9.根据权利要求2-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的聚乙烯醇为平均分子量16000～20000，黏度4-6cp，质量分数10％的水溶液。
10.根据权利要求2-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的填料为粒径50-200nm的二氧化钛悬浮液，质量分数20％左右；粒径50-100nm的二氧化硅悬浮液，质量分数10％左右；50-100nm的二氧化锌悬浮液，质量分数10％左右；粒径50-200nm的三氧化二铝悬浮液，质量分数10％左右中的一种或者几种的组合。
11.根据权利要求2-10任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的无醛浸渍胶黏剂的制备方法如下：
1)在反应器中加入全部的pH调节剂和去离子水、1/3软单体1/3硬单体、1/3引发剂和全部乳化剂，搅拌桨与水平面成50°-60°角，桨叶距离反应容器底部高度为液面高度的1/3-1/2处，搅拌速度150-200r/min，待泛蓝光后立即停止反应，制得预乳液；
2)将余量的软单体和硬单体混合均匀，与余量的引发剂在75-85℃的条件下，分别滴加至预乳液，在搅拌状态下升温至75-85℃，搅拌速度100-150r/min，30min滴完，滴加过程始终保持搅拌桨与水平面成50°-60°角，桨叶距离反应容器底部高度为液面高度的1/3-1/2处，滴加完毕后保温15-30min，制得水性丙烯酸酯乳液；
3)按照配方比例，将有机胺、聚乙烯醇水溶液在50-60℃，200-300r/min条件下加入到水性丙烯酸乳液中，反应20-30min后加入交联剂，继续反应20-30min，然后加入填料和水，搅拌速度调为800-1000r/min，搅拌十分钟，静置，即得到装饰纸用无醛胶黏剂。
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